Una descompresión no controlada es una caída no deseada en la presión de un sistema sellado, como una cabina de avión presurizada o una cámara hiperbárica , que generalmente es resultado de un error humano , una falla estructural o un impacto , lo que hace que el recipiente presurizado se ventile a su alrededor o no se presurice en absoluto.
Esta descompresión puede clasificarse como explosiva, rápida o lenta :
El término descompresión no controlada se refiere aquí a la despresurización no planificada de recipientes que están ocupados por personas; por ejemplo, una cabina de avión presurizada a gran altitud, una nave espacial o una cámara hiperbárica . Para el fallo catastrófico de otros recipientes a presión utilizados para contener gases , líquidos o reactivos bajo presión, se utiliza más comúnmente el término explosión , o pueden aplicarse otros términos especializados como BLEVE a situaciones particulares.
La descompresión puede ocurrir debido a una falla estructural del recipiente a presión o a una falla del propio sistema de compresión. [1] [2] La velocidad y la violencia de la descompresión se ven afectadas por el tamaño del recipiente a presión, la presión diferencial entre el interior y el exterior del recipiente y el tamaño del orificio de fuga.
La Administración Federal de Aviación de los Estados Unidos reconoce tres tipos distintos de eventos de descompresión en aeronaves: descompresión explosiva, rápida y gradual. [1] [2]
La descompresión explosiva ocurre típicamente en menos de 0,1 a 0,5 segundos, un cambio en la presión de la cabina más rápido de lo que los pulmones pueden descomprimirse. [1] [3] Normalmente, el tiempo necesario para liberar aire de los pulmones sin restricciones, como máscaras, es de 0,2 segundos. [4] El riesgo de traumatismo pulmonar es muy alto, al igual que el peligro de cualquier objeto no asegurado que pueda convertirse en proyectil debido a la fuerza explosiva , que puede compararse con la detonación de una bomba.
Inmediatamente después de una descompresión explosiva, una densa niebla puede llenar la cabina del avión a medida que el aire se enfría, lo que aumenta la humedad relativa y causa condensación repentina. [4] Los pilotos militares con máscaras de oxígeno deben respirar a presión, por lo que los pulmones se llenan de aire cuando están relajados y se debe hacer un esfuerzo para expulsar el aire nuevamente. [5]
La descompresión rápida suele tardar más de 0,1 a 0,5 segundos, lo que permite que los pulmones se descompriman más rápidamente que la cabina. [1] [6] El riesgo de daño pulmonar todavía está presente, pero se reduce significativamente en comparación con la descompresión explosiva.
La descompresión lenta o gradual se produce con la suficiente lentitud como para pasar desapercibida y es posible que solo la detecten los instrumentos. [7] Este tipo de descompresión también puede producirse por un fallo en la presurización de la cabina cuando un avión asciende a cierta altitud. Un ejemplo de ello es el accidente del vuelo 522 de Helios Airways en 2005 , en el que el servicio de mantenimiento dejó el sistema de presurización en modo manual y los pilotos no lo comprobaron. Como resultado, sufrieron una pérdida de conciencia (al igual que la mayoría de los pasajeros y la tripulación) debido a la hipoxia (falta de oxígeno). El avión continuó volando gracias al sistema de piloto automático y finalmente se estrelló debido al agotamiento del combustible tras salirse de su trayectoria de vuelo.
Las siguientes lesiones físicas pueden estar asociadas con incidentes de descompresión:
Se han documentado al menos dos casos confirmados de una persona que salió volando a través de la ventana de pasajeros de un avión. El primero ocurrió en 1973 cuando los escombros de una falla del motor golpearon una ventana aproximadamente a la mitad del fuselaje. A pesar de los esfuerzos por sacar al pasajero de regreso al avión, el ocupante fue forzado a atravesar completamente la ventana de la cabina. [15] Los restos óseos del pasajero fueron finalmente encontrados por un equipo de construcción y fueron identificados positivamente dos años después. [16] El segundo incidente ocurrió el 17 de abril de 2018, cuando una mujer en el vuelo 1380 de Southwest Airlines salió parcialmente volando a través de una ventana de pasajeros de un avión que se había roto debido a una falla similar del motor. Aunque los otros pasajeros pudieron sacarla de regreso al interior, luego murió a causa de sus heridas. [17] [18] [19] En ambos incidentes, el avión aterrizó de manera segura y la única víctima mortal fue la persona sentada al lado de la ventana involucrada.
Según el científico de la NASA Geoffrey A. Landis , el efecto depende del tamaño del agujero, que puede expandirse con los escombros que pasan a través de él; "se necesitarían unos 100 segundos para que la presión se igualara a través de un agujero de aproximadamente 30,0 cm (11,8 pulgadas) en el fuselaje de un Boeing 747". Cualquiera que bloqueara el agujero tendría media tonelada de fuerza empujándolo hacia él, pero esta fuerza se reduce rápidamente con la distancia desde el agujero. [20]
Los aviones modernos están diseñados específicamente con nervaduras de refuerzo longitudinales y circunferenciales para evitar que un daño localizado rasgue todo el fuselaje durante un incidente de descompresión. [21] Sin embargo, los eventos de descompresión han demostrado ser fatales para los aviones de otras maneras. En 1974, la descompresión explosiva a bordo del vuelo 981 de Turkish Airlines provocó el colapso del piso, cortando los cables de control de vuelo vitales en el proceso. La FAA emitió una Directiva de Aeronavegabilidad al año siguiente que requería que los fabricantes de aviones de fuselaje ancho reforzaran los pisos para que pudieran soportar los efectos de la descompresión en vuelo causada por una abertura de hasta 20 pies cuadrados (1,9 m 2 ) en el compartimento de carga de la cubierta inferior. [22] Los fabricantes pudieron cumplir con la Directiva ya sea reforzando los pisos y/o instalando respiraderos de alivio llamados " paneles de dado " entre la cabina de pasajeros y el compartimento de carga. [23]
Las puertas de cabina están diseñadas para que sea casi imposible perder la presurización al abrir una puerta de cabina durante el vuelo, ya sea accidental o intencionalmente. El diseño de la puerta con tapón garantiza que cuando la presión dentro de la cabina exceda la presión exterior, las puertas se cierren a la fuerza y no se abrirán hasta que la presión se iguale. Las puertas de cabina, incluidas las salidas de emergencia, pero no todas las puertas de carga, se abren hacia adentro, o primero deben tirarse hacia adentro y luego girarse antes de poder empujarlas hacia afuera a través del marco de la puerta porque al menos una dimensión de la puerta es más grande que el marco de la puerta. La presurización impidió que las puertas del vuelo 163 de Saudia se abrieran en tierra después de que el avión realizó un aterrizaje de emergencia exitoso, lo que resultó en la muerte de los 287 pasajeros y 14 miembros de la tripulación por fuego y humo.
Antes de 1996, aproximadamente 6.000 grandes aviones de transporte comercial estaban certificados para volar hasta 45.000 pies (14.000 m), sin que se les exigiera cumplir condiciones especiales relacionadas con el vuelo a gran altitud. [24] En 1996, la FAA adoptó la Enmienda 25-87, que impuso especificaciones adicionales de presión de cabina a gran altitud, para nuevos diseños de tipos de aeronaves. [25] Para las aeronaves certificadas para operar por encima de 25.000 pies (FL 250; 7.600 m), "deben estar diseñadas de modo que los ocupantes no estén expuestos a altitudes de presión de cabina superiores a 15.000 pies (4.600 m) después de cualquier condición de falla probable en el sistema de presurización". [26] En caso de una descompresión que resulte de "cualquier condición de falla que no se haya demostrado que sea extremadamente improbable", la aeronave debe estar diseñada de manera que los ocupantes no estén expuestos a una altitud de cabina que exceda los 25.000 pies (7.600 m) durante más de 2 minutos, ni que exceda una altitud de 40.000 pies (12.000 m) en ningún momento. [26] En la práctica, esa nueva enmienda de las FAR impone un techo operativo de 40.000 pies en la mayoría de las aeronaves comerciales de nuevo diseño. [27] [28] [Nota 1]
En 2004, Airbus solicitó con éxito a la FAA que permitiera que la presión de la cabina del A380 alcanzara los 43.000 pies (13.000 m) en caso de un incidente de descompresión y superara los 40.000 pies (12.000 m) durante un minuto. Esta exención especial permite al A380 operar a una altitud superior a la de otros aviones civiles de nuevo diseño, a los que todavía no se les ha concedido una exención similar. [27]
La Integral de Exposición a la Despresurización (DEI) es un modelo cuantitativo que utiliza la FAA para hacer cumplir las directivas de diseño relacionadas con la descompresión. El modelo se basa en el hecho de que la presión a la que está expuesto el sujeto y la duración de esa exposición son las dos variables más importantes que intervienen en un evento de descompresión. [29]
Otras normas nacionales e internacionales para pruebas de descompresión explosiva incluyen:
Los incidentes de descompresión no son poco comunes en aeronaves militares y civiles, con aproximadamente 40 a 50 eventos de descompresión rápida que ocurren anualmente en todo el mundo. [30] Sin embargo, en la mayoría de los casos, el problema es manejable, las lesiones o los daños estructurales son poco frecuentes y el incidente no se considera notable. [8] Un caso reciente notable fue el del vuelo 1380 de Southwest Airlines en 2018, donde una falla no contenida del motor rompió una ventana, lo que provocó que un pasajero saliera parcialmente volando. [31]
Los incidentes de descompresión no ocurren únicamente en aeronaves; el accidente del Byford Dolphin es un ejemplo de descompresión explosiva violenta de un sistema de buceo de saturación en una plataforma petrolífera . Un incidente de descompresión suele ser el resultado de una falla causada por otro problema (como una explosión o una colisión en el aire), pero el incidente de descompresión puede empeorar el problema inicial.
En 2004, el programa de televisión MythBusters examinó si se produce una descompresión explosiva cuando se dispara una bala a través del fuselaje de un avión de manera informal mediante varias pruebas con un DC-9 presurizado fuera de servicio. Un solo disparo a través del costado o la ventana no tuvo ningún efecto (se necesitaron explosivos reales para causar una descompresión explosiva), lo que sugiere que el fuselaje está diseñado para evitar que las personas salgan volando. [70] El piloto profesional David Lombardo afirma que un agujero de bala no tendría ningún efecto percibido en la presión de la cabina, ya que el agujero sería más pequeño que la abertura de la válvula de salida de aire del avión . [71]
El científico de la NASA Geoffrey A. Landis señala, sin embargo, que el impacto depende del tamaño del agujero, que puede expandirse con los escombros que se lanzan a través de él. Landis continuó diciendo que "se necesitarían unos 100 segundos para que la presión se igualara a través de un agujero de aproximadamente 30,0 cm (11,8 pulgadas) en el fuselaje de un Boeing 747". Luego afirmó que cualquier persona sentada al lado del agujero tendría aproximadamente media tonelada de fuerza atrayendo hacia él. [72] Se han documentado al menos dos casos confirmados de una persona que salió volando a través de la ventana del pasajero de un avión. El primero ocurrió en 1973 cuando los escombros de una falla del motor golpearon una ventana aproximadamente a la mitad del fuselaje. A pesar de los esfuerzos por sacar al pasajero de regreso al avión, el ocupante fue empujado completamente a través de la ventana de la cabina. [15] Los restos óseos del pasajero fueron finalmente encontrados por un equipo de construcción, y fueron identificados positivamente dos años después. [16] El segundo incidente ocurrió el 17 de abril de 2018, cuando una mujer en el vuelo 1380 de Southwest Airlines fue parcialmente arrojada a través de una ventana de pasajeros del avión que se había roto debido a una falla similar del motor. Aunque los otros pasajeros pudieron hacerla regresar al interior, luego murió a causa de sus heridas. [17] [18] [19] En ambos incidentes, el avión aterrizó de manera segura y la única víctima mortal fue la persona sentada al lado de la ventana involucrada. Los relatos ficticios de esto incluyen una escena en Goldfinger , cuando James Bond mata al villano epónimo al volarlo por la ventana del pasajero [73] y Die Another Day , cuando un disparo errante rompe una ventana en un avión de carga y se expande rápidamente, lo que hace que varios oficiales enemigos, secuaces y el villano principal sean succionados hasta la muerte.
Este mito persistente se basa en la falta de distinción entre dos tipos de descompresión y su representación exagerada en algunas obras de ficción . El primer tipo de descompresión se ocupa del cambio de la presión atmosférica normal (una atmósfera ) al vacío (cero atmósferas), que suele estar centrado en la exploración espacial . El segundo tipo de descompresión cambia de una presión excepcionalmente alta (muchas atmósferas) a una presión atmosférica normal (una atmósfera), como puede ocurrir en el buceo en aguas profundas .
El primer tipo es más común, ya que la reducción de presión de la presión atmosférica normal al vacío se puede encontrar tanto en la exploración espacial como en la aviación de gran altitud . La investigación y la experiencia han demostrado que, si bien la exposición al vacío causa hinchazón, la piel humana es lo suficientemente resistente como para soportar la caída de una atmósfera . [74] [75] El riesgo más grave de la exposición al vacío es la hipoxia , en la que el cuerpo se queda sin oxígeno , lo que lleva a la inconsciencia en unos pocos segundos. [76] [77] La descompresión rápida descontrolada puede ser mucho más peligrosa que la exposición al vacío en sí. Incluso si la víctima no contiene la respiración, la ventilación a través de la tráquea puede ser demasiado lenta para evitar la ruptura fatal de los delicados alvéolos de los pulmones . [78] Los tímpanos y los senos nasales también pueden romperse por una descompresión rápida, y los tejidos blandos pueden verse afectados por hematomas que supuran sangre. Si la víctima sobreviviera de alguna manera, el estrés y el shock acelerarían el consumo de oxígeno, lo que llevaría a la hipoxia a un ritmo rápido. [79] En las presiones extremadamente bajas que se encuentran en altitudes superiores a los 63.000 pies (19.000 m), el punto de ebullición del agua se vuelve menor que la temperatura corporal normal. [74] Esta medida de altitud se conoce como el límite de Armstrong , que es el límite práctico de la altitud a la que se puede sobrevivir sin presurización. Los relatos ficticios de cuerpos que explotan debido a la exposición al vacío incluyen, entre otros, varios incidentes en la película Outland , mientras que en la película Total Recall , los personajes parecen sufrir efectos de ebullición y ebullición de la sangre cuando se exponen a la atmósfera de Marte .
El segundo tipo es raro, ya que implica una caída de presión de varias atmósferas, lo que requeriría que la persona haya sido colocada en un recipiente a presión. La única situación probable en la que esto podría ocurrir es durante la descompresión después del buceo en aguas profundas. Una caída de presión tan pequeña como 100 Torr (13 kPa), que no produce síntomas si es gradual, puede ser fatal si ocurre de repente. [78] Uno de estos incidentes ocurrió en 1983 en el Mar del Norte , donde una violenta descompresión explosiva de nueve atmósferas a una causó que cuatro buceadores murieran instantáneamente por un barotrauma masivo y letal . [80] Los relatos ficticios dramatizados de esto incluyen una escena de la película Licencia para matar , cuando la cabeza de un personaje explota después de que su cámara hiperbárica se despresuriza rápidamente, y otra en la película DeepStar Six , en la que la despresurización rápida hace que un personaje sufra una hemorragia profusa antes de explotar de manera similar.
{{cite journal}}: CS1 maint: URL no apta ( enlace )[A] 40 000 pies (12 200 m), la presión de
la atmósfera estándar internacional
(ISA) es de solo unos 18,8 kPa (2,73 psi) y las temperaturas del aire son de unos
−56,5
°C (217
K)
. La
temperatura de ebullición
del agua a esta presión atmosférica es de unos
−59
°C (332
K)
. Por encima de los 63.000 pies o 19.200 m (
línea Armstrong
), la presión ambiental de la ISA cae por debajo de los 6,3 kPa (0,91 psi) y la temperatura de ebullición del agua alcanza la temperatura corporal humana normal (unos 37 °C). Cualquier exposición prolongada a un entorno de este tipo podría provocar
ebullición
, anoxia y, en última instancia, la muerte, después de varios minutos. Se trata, en efecto, de condiciones muy hostiles para la vida humana.
...el técnico de traje que estaba dentro de la cámara de ocho pies [240 cm] de altitud, perdió el conocimiento cuando su traje Apollo perdió presión al soltarse una línea de oxígeno. La cámara estaba aproximadamente a 150.000 [equivalentes] pies [46.000 m] en el momento del accidente...
La investigación del accidente del Challenger 51-L mostró que el CM del Challenger permaneció intacto y la tripulación pudo tomar algunas medidas inmediatas después de la ruptura del vehículo, aunque las cargas experimentadas fueron mucho mayores como resultado de las cargas aerodinámicas (estimadas en 16 G a 21 G).5 La tripulación del Challenger quedó incapacitada rápidamente y no pudo completar la activación de todos los sistemas de aire respirable, lo que llevó a la conclusión de que se produjo una despresurización de la cabina incapacitante. En comparación, la tripulación del Columbia experimentó cargas menores (~3,5 G) en la CE. El hecho de que ninguno de los miembros de la tripulación bajara sus viseras sugiere firmemente que la tripulación quedó incapacitada después de la CE por una despresurización rápida. Aunque no se puede llegar a una conclusión cuantitativa con respecto a la tasa de despresurización de la cabina, es probable que la tasa de despresurización de la cabina fuera lo suficientemente alta como para incapacitar a la tripulación en cuestión de segundos. Conclusión L1-5. La despresurización incapacitó a los tripulantes tan rápidamente que no pudieron bajar las viseras de sus cascos.
No todo es ficción. Si la ventana de un avión se rompiera, la persona sentada a su lado saldría por el agujero o lo taparía, lo que no sería nada cómodo.